CN109802743B - 一种上下载滤波器和光分插复用器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种上下载滤波器和光分插复用器，可实现对上下载滤波器的闭环控制。本申请实施例提供一种上下载滤波器，包括：上下载滤波器包括：输入端口、输出端口、上载端口和下载端口；上载端口和调制器相连接，调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器，用于将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上载端口上；上载端口输入有第二光信号，输入端口输入有第三光信号，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍；输出端口和/或下载端口连接有功率探测器，功率探测器，用于从输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。

Description

一种上下载滤波器和光分插复用器

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种上下载滤波器和光分插复用器。

背景技术

上下载滤波器是光纤密集波分复用系统中的关键器件，可以实现特定波长或特定波长组合在主光纤链路中的上路和下路。上下载滤波器可以采用固定工作波长，如基于介质膜的滤波器，也可以采用可调谐的工作波长，如基于硅基液晶(LCOS，Liquid Crystal OnSilicon)的波长选择光开关(WSS，Wavelength Selective Switch)滤波器。

利用集成光学也可以实现工作波长可调谐的上下载滤波器，并实现更加紧凑的结构。上下载滤波器可以用不同的光学结构实现，如马赫-曾德尔(Mach-Zehnder，MZ)结构，光栅结构，以及微环结构。其中，利用多微环级联的结构可实现巴特沃兹、切比雪夫等滤波谱型。以微环滤波器为例，用于光学滤波的微环结构在输入端口和上载端口同时有相同波长的信号输入时，两个输入光信号在输出的端口正好互补，使得在输出的端口的光信号功率无法随微环谐振波长的变化而变化。此时，无法对微环的谐振波长进行闭环控制，导致上下载滤波器无法实现闭环控制。

发明内容

本申请实施例提供了一种上下载滤波器和光分插复用器，可实现对上下载滤波器的闭环控制。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种上下载滤波器，包括：所述上下载滤波器包括：输入端口、输出端口、上载端口和下载端口；所述上载端口和调制器相连接，所述调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，所述调制器，用于将所述导频信号加载到所述第一光信号上得到第二光信号，将所述第二光信号传输到所述上载端口上；所述上载端口输入有所述第二光信号，所述输入端口输入有第三光信号，所述第二光信号与所述第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍；所述输出端口和/或所述下载端口连接有功率探测器，所述功率探测器，用于从所述输出端口或所述下载端口获取到输出光信号，以及探测所述输出光信号的光功率。

在本申请实施例中，上下载滤波器中包括有输入端口、输出端口、上载端口和下载端口。其中，上载端口和调制器相连接，调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器，用于将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上载端口上，因此该上载端口可输入有第二光信号，输入端口输入有第三光信号，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍。并且本申请实施例提供的上下载滤波器中输出端口和/或下载端口连接有功率探测器，该功率探测器用于从输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。由于本申请实施例中上下载滤波器的上载端口上输入有第二光信号，该第二光信号通过在第一光信号上加载有导频信号得到，从而可以在下载端口或者输出端口将来自上载端口的第一光信号分离出来，这样就可以不受输入端口输入的第三光信号的影响，将测得的光功率锁定在输出端口或者下载端口，从而上下载滤波器的波长能够被实时锁定在入射波长处，实现对上下载滤波器的闭环控制。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述上下载滤波器，还包括：输入输出波导、环形波导、上下载波导、第一微型热电极，其中，所述第一微型热电极设置在所述环形波导的周围；所述输入输出波导包括：所述输入端口和所述输出端口；所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器；所述环形波导和所述上下载波导在第二耦合位置上形成第二耦合器；所述上下载波导包括：所述上载端口和所述下载端口。其中，第一微型热电极设置在环形波导的周围，输入输出波导包括：输入端口和输出端口，上下载波导包括：上载端口和下载端口，即上下载滤波器的四个端口可由输入输出波导和上下载波导的端口来实现。输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，环形波导和上下载波导在第二耦合位置上形成第二耦合器。这种结构的上下载滤波器可以通过第一微型热电极的电压或电流调整实现对上下载滤波器的闭环控制。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述上下载滤波器，还包括：分光器；所述输入输出波导通过所述分光器和所述功率探测器相连接；或，所述上下载波导通过所述分光器和所述功率探测器相连接。分光器是无源器件,又称光分路器，不需要外部能量，只要有输入光即可实现分光功能。不限定的是，输入输出波导也可以不使用分光器，直接功率探测器相连接，上下载波导也可以不使用分光器直接功率探测器相连接。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：所述输入输出波导和所述环形波导在所述第一耦合位置上形成可调耦合器。通过控制第一微型热电极的电流或者电压，实现第一耦合器的耦合系数可调整。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述上下载滤波器，还包括：第二微型热电极，所述第二微型热电极设置在所述输入输出波导的周围；所述第二微型热电极，用于将所述可调耦合器的耦合系数调整为0；所述输入输出波导，还用于当所述可调耦合器的耦合系数调整为0时，通过所述输出端口输出所述第三光信号；所述第一微型热电极，用于通过调整所述第一微型热电极的电流或者电压，将所述上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长；所述第二微型热电极，用于将所述可调耦合器的耦合系数恢复至目标值。该上下载滤波器的谐振波长调整可以通过控制第二微型热电极和第一微型热电极来完成，从而可以实现对上下载滤波器的闭环控制。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：所述输入输出波导和所述环形波导在所述第一耦合位置上形成定向耦合器，或多模干涉耦合器。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述环形波导，包括：相互耦合的N个级联环形波导，所述N为大于或等于2的正整数；所述第一微型热电极，包括：分别设置在所述N个级联环形波导周围的N个微型热电极；所述N个微型热电极，用于通过异步调节相应微型热电极的电流或者电压，将所述上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述第一光信号和所述导频信号由同一个光信号发生器产生。本申请实施例可以使用一个光信号发生器就可以产生第一光信号和导频信号，从而利用原有产生业务光信号的光信号发生器，而不需要单独设置导频信号发生器。

在本申请的第一方面的一个可能设计中，所述导频信号上加载有比特信息。导频信号不仅用于与第一光信号的调制，该导频信号还可以用于二次调制，导频信号上加载有比特信息，该比特信息可用于实现对上下载滤波器的控制，因此通过导频信号上加载有比特信息，可以减少控制信令的开销，提高对导频信号的利用率。

第二方面，本申请实施例还提供一种光分插复用器，所述光分插复用器包括：如前述第一方面中任一项所述的上下载滤波器、调制器、功率探测器和控制器，其中，所述控制器，分别和所述调制器、所述上下载滤波器、所述功率探测器相连接；所述调制器和所述上下载滤波器的上载端口相连接；所述功率探测器和所述上下载滤波器的输出端口和/或所述下载端口连接；所述控制器，用于通过所述调制器将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将所述第二光信号传输到所述上下载滤波器的上载端口上；所述功率探测器，用于从所述上下载滤波器的输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测所述输出光信号的光功率。

在本申请的第二方面的一个可能设计中，所述控制器，还用于在预置的频点上解调出与所述频点对应的光信号的光功率。其中，控制器还可以用于解调光信号，从而得到预置的频点的光功率，从而可以进行光功率分析。

在本申请的第二方面的一个可能设计中，所述光分插复用器，包括：M个级联的所述上下载滤波器，M为大于或等于1的正整数。

在本申请的第二方面的一个可能设计中，所述上下载滤波器，还包括：微型热电极，其中，所述控制器，还用于调整所述微型热电极的电流或者电压；所述上下载滤波器，还用于按照所述微型热电极调整后的电流或者电压，将谐振波长配置到目标工作波长。控制可以调整微型热电极的电流或者电压，从而上下载滤波器可以按照微型热电极调整后的电流或者电压，将谐振波长配置到目标工作波长，实现上下载滤波器的波长切换。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种上下载滤波器的连接关系示意图；

图2为本申请实施例提供的上下载滤波器通过上载端口和输出端口的一种连接关系示意图；

图3为本申请实施例提供的上下载滤波器通过上载端口和输出端口的另一种连接关系示意图；

图4为本申请实施例提供的上下载滤波器的一种组成结构示意图；

图5为本申请实施例提供的上下载滤波器的另一种组成结构示意图；

图6为本申请实施例提供的上下载滤波器的另一种组成结构示意图；

图7为本申请实施例提供的上下载滤波器的另一种组成结构示意图；

图8为本申请实施例提供的上下载滤波器的另一种组成结构示意图；

图9为本申请实施例提供的上下载滤波器的另一种组成结构示意图；

图10为本申请实施例提供的导频信号上加载比特信息的示意图；

图11为本申请实施例提供的一种光分插复用器的组成结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种上下载滤波器和光分插复用器，可实现对上下载滤波器的闭环控制。

下面结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

本申请实施例提供的上下载滤波器(Add/Drop Filter，ADF)也可以称为微环滤波器，即在上下载滤波器中设置有用于光学滤波的微环结构。本申请实施例提供的一种上下载滤波器中，可以包括：输入端口(Input Port)和输出端口(Output Port)、以及上载端口(Add Port)和下载端口(Drop Port)。其中，输入端口和上载端口可用于分别输入光信号，输出端口和下载端口可用于输出光信号。其中，上下载滤波器中的输出端口也可以称为直通端口(Through Port)。当输入端口和上载端口同时有相同波长的光信号输入时，在直通端口或者下载端口来自输入端口和上载端口的光信号相互叠加，即这两个输入光信号的功率相同时在两个输出的端口正好互补，在直通端口或者下载端口的光功率不随微环谐振波长的变化而变化。因此无法以下载端口或者直通端口的总光功率作为反馈量对微环的谐振波长进行闭环控制，本申请实施例提供的上下载滤波器可以在直通端口或者下载端口对输入的光信号进行分离，从而可以不受输入端口输入的光信号的影响，将测得的光功率锁定在输出端口或者下载端口，从而上下载滤波器的波长能够被实时锁定在入射波长处，实现对上下载滤波器的闭环控制。

接下来对本申请实施例提供的上下载滤波器进行详细说明。请参阅图1所示，本申请实施例提供的一种上下载滤波器100，其特征在于，上下载滤波器100包括：输入端口101、输出端口102、上载端口103和下载端口104；

上载端口103和调制器200相连接，调制器200中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器200，用于将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上载端口103上；

上载端口103输入有第二光信号，输入端口101输入有第三光信号，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍；

输出端口102和/或下载端口104连接有功率探测器(Monitoring Photodiode，MPD) 300，功率探测器300，用于从输出端口102或下载端口104获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。

其中，本申请实施例提供的上下载滤波器100具有四个端口，分别定义为：输入端口 101、输出端口102、上载端口103和下载端口104。对于输入端口和上载端口可用于分别输入光信号，输出端口和下载端口可用于输出光信号。在本申请实施例提供的上载端口连接有调制器200，该调制器200也可以称为光调制器，调制器200具有输入端口和输出端口，调制器200的输入端口中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器200的输出端口和上下载滤波器100的上载端口103相连接。该调制器200可以实现对第一光信号的调制，该第一光信号是需要输入到上下载滤波器100的业务信号。具体的，该调制器200可以将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，通过调制器200对第一光信号上加载导频信号，所得到的第二光信号和第一光信号具有相同的波长。其中，导频信号指的是为测量或监控的目的而发送的信号，导频信号通常为单一频率，因此可便于检测识别。调制器200 通过自身的输出端口将第二光信号传输到上载端口103上。因此上载端口103中可以通过调制器200输入第二光信号。

为区别于上下载滤波器的不同端口中的光信号，将输入到输入端口101的光信号定义为“第三光信号”，其中，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍。其中，自由光谱范围是指上下载滤波器能测量的光的频率或波长的范围，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍，举例说明，第二光信号和第三光信号之间的波长相差等于0，即第二光信号和第三光信号可以具有相同的波长。又如第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的一倍，即第二光信号可以是第三光信号的一倍，此处仅用举例，不作为对本申请实施例提供的上下载滤波器的限定。

需要说明的是，现有技术中，上下载滤波器的上载端口输入的光信号和输入端口输入的光信号具有相同波长时，这两个输入信号的功率在两个输出的端口正好互补，在直通端扣或者下载端口的功率不随微环谐振波长的变化而变化。导致无法对微环的谐振波长进行闭环控制。本申请实施例中，上下载滤波器的上载端口输入的第二光信号和输入端口输入的第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍，为了解决上下载滤波器存在的无法进行闭环控制的问题，该上下载滤波器连接有调制器，该调制器在第一光信号上加载有导频信号，从而可以使得第一光信号和输入端口输入的第三光信号在两个输出的端口进行分离，从而可以正确识别出第一光信号，因此实现了对上下载滤波器的闭环控制。

在本申请实施例中，上下载滤波器的输出端口和/或下载端口连接有功率探测器，例如图2所示，输出端口10可以连接有功率探测器。或者下载端口连接有功率探测器，或者，如图3所示，输出端口和下载端口分别连接有一个功率探测器。需要说明的是，若输出端口和下载端口分别连接有各自的功率探测器，这两个功率探测器只用其一即可。本申请实施例中上下载滤波器和功率探测器相连接，该功率探测器也可以称为光功率探测器，可以用于从输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。举例说明，若下载端口连接有一个功率探测器，功率探测器探测到的是从下载端口104输出的光信号的总功率，即第二光信号与第三光信号在下载端口的总光功率。

需要说明的是，在图3中，输出端口和下载端口分别连接有一个功率探测器。图3中，两个功率探测器、调制器分别和控制器相连接。其中，控制器，用于通过调制器将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上下载滤波器的上载端口上。同时该控制器还用于控制两个功率探测器进行输出光功率的探测。另外，该控制器还用于对上下载滤波器的控制，从而调整该上下载滤波器的谐振波长，详见后续实施例中对该控制器的详细说明。

接下来对本申请实施例提供的上下载滤波器的一种应用场景进行说明，上下载滤波器可以包括：两条平行的直波导和与之耦合的环形波导，其中一个直波导的两个端口分别为：输入端口和输出端口，另一个直波导的两个端口分别为：上载端口和下载端口。两条平行的直波导和与之耦合的环形波导。这两个直波导又叫引导波导或端口波导，可以通过定向耦合器或多模干涉(Multimode Interference，MMI)耦合器与微环耦合。例如该定向耦合器可以基于倏逝波原理实现直波导与环形波导的耦合。

在本申请的一些实施例中，对于利用集成光学实现的上下载滤波器，器件工艺的容差、工作环境的变化，如工作温度、激光器波长漂移，都会影响其实际应用。本申请实施例还提供一种上下载滤波器，在该上下载滤波器的波导周围集成微型热电极，在通光状态下测量滤波器特定端口的光功率，通过一定的算法闭环调整微型热电极的电压或电流，从而控制微环局部的温度，以此来实现对集成光滤波器的滤波谱型以及工作波长的稳定控制。请参阅图4所示，上下载滤波器，还包括：输入输出波导、环形波导、上下载波导、第一微型热电极，其中，

第一微型热电极设置在环形波导的周围；

输入输出波导包括：输入端口和输出端口；

输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器；

环形波导和上下载波导在第二耦合位置上形成第二耦合器；

上下载波导包括：上载端口和下载端口。

其中，第一微型热电极设置在环形波导的周围，例如第一微型热电极可以与环形波导设置相同的平面内，第一微型热电极可以与环形波导处于不同的平面内，只需要第一微型热电极设置在环形波导的周围即可，图4中以第一微型热电极可以与环形波导处于不同的平面为例进行说明。输入输出波导和上下载波导可以为前述实施例中的两个直波导。输入输出波导包括：输入端口和输出端口，上下载波导包括：上载端口和下载端口，即上下载滤波器的四个端口可由输入输出波导和上下载波导的端口来实现。

如图4所示，输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，环形波导和上下载波导在第二耦合位置上形成第二耦合器。举例说明如下，从输入端口输入三个波长的光信号λ1，λ2，λ3，从上载端口输入一个波长的光信号λA，其中λ2和λA满足微环的谐振条件，即2*pi*R*Neff＝mλ，其中m为整数，R为环形波导的半径，Neff为环形波导的有效折射率。满足谐振条件光在环内相干相长，从一条波导从某个端口输入时，将从另外一条波导的对应端口输出。入射波长满足微环谐振条件时，可能的输入和输出的端口组合为：从输入端口到下载端口，从上载端口到输出端口。如图4中，从输入端口输入的波长为λ2的光信号从另一条波导的下载端口输出，而从上载端口输入的波长为λA 的光信号则从输出端口输出。同样，不满足谐振条件的光信号在微环内相干相消，将从同一条波导的另一个端口输出。若λ1，λ3不满足谐振条件，从输入端口输入，直接从同一条波导的输出端口输出。

需要说明的是，微环谐振波长的调谐用于制作光波导的材料，例如介质材料(二氧化硅，氮化硅)或者半导体材料(III-V材料，硅材料)都具有热光效应，因此可以通过控制微环局部的温度来改变波导的有效折射率，从而改变微环的谐振波长。例如本申请实施例中在环形波导的上方集成微型热电极，通过控制微型热电极的电压或电流来改变微环的局部温度。

在本申请的一些实施例中，上下载滤波器，还包括：分光器；输入输出波导通过分光器和功率探测器相连接；或，上下载波导通过分光器和功率探测器相连接。如图4所示，以下载端口和功率探测器通过分光器相连接进行示意说明，分光器是无源器件,又称光分路器，不需要外部能量，只要有输入光即可实现分光功能。不限定的是，在本申请的一些实施例中，输入输出波导可以不使用分光器，直接使用不分光的光功率探测器，上下载波导也可以不使用分光器直接连接不分光的光功率探测器。上述不分光的光功率探测器将具有光功率探测功能的部件与光波导直接集成，从而可以不用分光器直接探测经过波导的光信号的功率。

在本申请的一些实施例中，输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：

输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成可调耦合器。

如图5所示，输入输出波导的形状还可以包括两个弧形段的波导，这两个弧形段的波导分别和环形波导形成有第一耦合位置，则控制器可以通过控制第一微型热电极的电流或者电压，实现第一耦合器的耦合系数可调整，因此该第一耦合器具体为可调耦合器。

在本申请的一些实施例中，上下载滤波器，还包括：第二微型热电极，第二微型热电极设置在输入输出波导的周围；

第二微型热电极，用于将可调耦合器的耦合系数调整为0；

输入输出波导，还用于当可调耦合器的耦合系数调整为0时，通过输出端口102输出第三光信号；

第一微型热电极，用于通过调整第一微型热电极的电流或者电压，将上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长；

第二微型热电极，用于将可调耦合器的耦合系数恢复至目标值。

其中，如图5所示，第二微型热电极设置在输入输出波导的周围，例如第二微型热电极可以与输入输出波导设置相同的平面内，第二微型热电极可以与输入输出波导处于不同的平面内，只需要第二微型热电极设置在输入输出波导的周围即可，图5中以第二微型热电极可以与输入输出波导处于同一个平面为例进行说明。输入输出波导包括：输入端口和输出端口，上下载波导包括：上载端口和下载端口，即上下载滤波器的四个端口可由输入输出波导和上下载波导的端口来实现。如图5所示，输入输出波导的形状还可以包括两个弧形段的波导，这两个弧形段的波导分别和环形波导形成有第一耦合位置，

其中，上下载滤波器的谐振波长调整可以包括如下过程：首先第二微型热电极将可调耦合器的耦合系数调整为0，当可调耦合器的耦合系数调整为0时，输入输出波导通过输出端口输出第三光信号。此时可以断开输入输出波导与环形波导的关联，从输入端口输入的所有波长的光信号都将直接从输出端口输出。接下来可以控制第一微型热电极调整第自身的电流或者电压，将上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长，最后再控制第二微型热电极将可调耦合器的耦合系数恢复至目标值。可调耦合器有两个状态，定义为“开”和“关”。“关”状态对应的耦合系数为0，“开”状态对应的耦合系数为不为零的一个目标值，工作原理上该值应等于最后一个环形波导与上下载波导之间的耦合系数。

在本申请的一些实施例中，输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：

输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成定向耦合器，或多模干涉耦合器。

其中，如图4所示，输入输出波导可以为直波导，该输入输出波导和环形波导在第一耦合位置上形成定向耦合器，或多模干涉耦合器。输入输出波导的周围不设置微型热电极，第一微型热电极设置在环形波导的周围，因此输入输出波导和环形波导之间的耦合系数是固定的，不需要调整。

在本申请的一些实施例中，如图6所示，上下载滤波器的输入端口和上载端口分别输入光信号，该上下载滤波器中上调制臂波导的周围设置微型热电极，通过调整微型热电极的电流或电压，从而调整上下载滤波器的工作波长。

如图7所示，上下载滤波器的输入端口和上载端口分别输出光信号，该上下载滤波器中光栅的周围设置微型热电极，通过调整微型热电极的电流或电压，从而调整上下载滤波器的工作波长。

在本申请的一些实施例中，环形波导，包括：相互耦合的N个级联环形波导，N为大于或等于2的正整数；

第一微型热电极，包括：分别设置在N个级联环形波导周围的N个微型热电极；

N个微型热电极，用于通过异步调节相应微型热电极的电流或者电压，将上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长。

其中，上下载滤波器中的环形波导由相互耦合的N个级联环形波导构成时，在N个级联环形波导周围设置N个微型热电极，即一个级联环形波导的周围设置一个微型热电极，从而通过调整一个微型热电极就可以控制该微型热电极对应的级联环形波导。因此通过将N个微环(微环数量N大于等于2)的异步调谐，就可以实现上下载滤波器的波长的无阻塞切换。

在本申请的一些实施例中，第一光信号和导频信号由同一个光信号发生器产生。即可以使用一个光信号发生器就可以产生第一光信号和导频信号，从而利用原有产生业务光信号的光信号发生器，而不需要单独设置导频信号发生器。

在本申请的一些实施例中，导频信号上加载有比特信息。也就是说，导频信号不仅用于与第一光信号的调制，该导频信号还可以用于二次调制，导频信号上加载有比特信息，该比特信息可用于实现对经过上下载滤波器的业务信号的监控，因此通过导频信号上加载有比特信息，可以减少控制信令的开销，提高对导频信号的利用率。

通过前述实施例对本申请的举例说明可知，上下载滤波器中包括有输入端口、输出端口、上载端口和下载端口。其中，上载端口和调制器相连接，调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器，用于将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上载端口上，因此该上载端口可输入有第二光信号，输入端口输入有第三光信号，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍。并且本申请实施例提供的上下载滤波器中输出端口和/或下载端口连接有功率探测器，该功率探测器用于从输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。由于本申请实施例中上下载滤波器的上载端口上输入有第二光信号，该第二光信号通过在第一光信号上加载有导频信号得到，从而可以在下载端口或者输出端口将来自上载端口的第一光信号分离出来，这样就可以不受输入端口输入的第三光信号的影响，将测得的光功率锁定在输出端口或者下载端口，从而上下载滤波器的波长能够被实时锁定在入射波长处，实现对上下载滤波器的闭环控制。

为便于更好的理解和实施本申请实施例的上述方案，下面举例相应的应用场景来进行具体说明。

在申请实施例提供的上下载滤波器中，在输入端口和上载端口同时有相同波长的信号输入时，在输出端口或者下载端口来自输入端口和上载端口的信号相互叠加。当这两个输入信号的功率相同时在两个输出端口正好互补，在输出端口或者下载端口的功率不随微环谐振波长的变化而变化。因此，无法以下载端口或者输出端口的总光功率作为反馈量对微环的谐振波长进行闭环控制。

本申请实施例中通过在上载端口的输入信号中引入导频信号，从而可以在下载端口或者输出端口将来自上载端口的信号分离出来，这样就可以不受输入端口信号的影响，将测得的光功率锁定在输出端口时达到最大值，或者将测得的光信号锁定在下载端口时达到最小值，从而上下载滤波器的波长能够被实时锁定在入射波长处。

如图9所示，本申请实施例提供的上下载滤波器包括：输入输出波导、相互耦合的级联环形波导、上下载波导、与上载端口连接的调制器、位于下载端口/输出端口的光功率探测器。其中，位于输入输出波导与环形波导之间形成可调耦合器。图9中以环形波导具体为3个级联环形波导为例，每个级联环形波导的周围设置一个微型加热电极，分别为：微型加热电极R1、R2、R3，输入输出波导的周围设置有微型加热电极R0。

本申请实施例中可以利用上载端口的业务信号加导频信号实现对上下载滤波器的频谱整形和波长控制。举例说明，频谱的整形利用下载端口或输出端口的信号作为反馈量，通过三个独立微型加热电极的控制搜寻最大值或最小值实现滤波器频谱的整形。

其中，工作波长的无阻塞(Hitless)切换分为四个步骤：

步骤10.将输入输出波导与微环的耦合系数调到0(初始值为k0，0<k0<1)，此时，断开输入输出波导与微环滤波器的关联，从输入端口输入的所有波长的光信号都将直接从Output输出；

步骤11.将上下载滤波器的谐振波长开环配置到预设工作波长附近。例如可以通过查询波长切换表，调整谐振波长。

步骤12.将输入、输出波导与微环的耦合系数恢复，例如耦合系数为k0，0<k0<1；

步骤13.在下载端口、输出端口利用光功率探测器测试光信号的功率，从获得的电信号中对导频信号进行解调分离出上载光信号的光功率，利用最大值、最小值算法对微环的工作波长进行实时的精确控制。

其中，初始状态是上下载滤波器正常工作在当前波长。

接下来举例说明如下：将输入输出波导与第一个环形波导断开。其中，不是物理上的断开，是光学上的断开。将微型加热电极R1，微型加热电极R2，微型加热电极R3的电压配置到目标波长对应的电压处。将微型加热电极的电压恢复，接着进行精确锁波。

控制步骤如前所述，上述位于上载端口的调制器用于将导频信号加载到上载端口的光信号。

如图10所示，本申请实施例涉及的上下载微环谐振器包括：输入输出波导、相互耦合的级联环形波导、上下载波导、与上载端口连接的调制器、位于下载端口(或输出端口)的功率探测器。该结构允许最大值(功率探测器位于输出端口)和最小值(功率探测器位于下载端口)两种波长锁定方案。以最大值锁定为例，接下来描述波长Hitless切换过程。

步骤20、在上载端口输入携带导频信号的业务；

步骤21、在输出端口进行光功率的探测和导频信号的解调，以测量来自上载端口的光信号的功率；

步骤22、以上述来自上载端口的光功率作为反馈量，通过坐标转换等算法实时配置微环的微型热电极的驱动电压或者电流，将其谐振波长锁定在当前工作波长；

步骤23、上载端口输入另一个波长的信号；

步骤24、将三个微型热电极的电压异步配置到新的目标工作波长，然后再重复上述的锁定过程。

在本申请的实施例中，对于上下载滤波器中，在输入输出波导与第一个环形波导的耦合位置是一个固定耦合系数的定向耦合器，不是耦合系数可调的调耦合器。前述实施例中的Hitless波长切换是通过可调耦合器将输入输出波导与第一个环形波导的耦合系数调到 0后，将微环部分的谐振波长整体调谐，之后再将可调耦合器恢复来实现。本实施例中通过将N个微环异步调谐实现Hitless波长切换，其中，微环数量N大于等于2。

前述两个实施例中，导频信号是通过上载端口的调制器加载到业务信号上的，导频信号也可以在上下载滤波器的其它节点加入，如业务信号产生的单板。导频信号的使用不限于环的阶数，也不限于是否有可调耦合器，也不限于导频信号是否用独立的调制器产生。例如，当微环的阶数从3增加到4，对于图9所示的实施例控制流程不变，但是闭环控制环路中的控制量增加了一个微型热电极的电压；对于图10所示的实施例，在Hitless切换工作波长时，第一个微型热电极环与其他几个微型热电极仍然要是异步调到目标波长，只是控制量增加了一个微型热电极的电压。

在本申请的一些实施例中，还提供基于上下载滤波器的光分插复用器。在光分插复用器中可以包括多个上下载滤波器级联的情况，不同的上下载滤波器可以使用不同频率的导频信号，从而避免相互干扰。对于需要闭环控制的上下载滤波器，本申请实施例提供的闭环控制的上下载滤波器并没有影响到其级联特性。

在本申请的一些实施例中，在上载端口的第一光信号中引入了导频信号，不仅可以用于第一光信号的功率测试，而且可以对导频信号进行二次调制，加载比特信息，用于网管信号的传递。

本申请实施例解决了上下载滤波器在输入端口和上载端口同时有输入时工作波长的控制问题，当光信号是密集波分复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM) 信号时，利用上路光信号同时锁定两个互补的对称通道。其中，上下载滤波器的Hitless 切换是指当某个上下载滤波器的工作波长从当前波长(Wavelength_existing)切换到目标波长(Wavelength_target)的过程中，从该上下分载滤波器的输入端口输入的其他波长可以不影响从其输出端口输出。另外需要说明的是，波长锁定过程需要时间，但锁定的目的是为了将上下载滤波器的工作波长精确控制在目标波长处。开环控制完微型热电极之后，将微型热电极的电压或电流调到目标波长对应的数值，上下载滤波器的滤波谱线已经不会影响其他波长。

本申请实施例提供的上下在滤波器，利用上载的光信号进行上下载滤波器的工作波长锁定，其中在上载的光信号中引入一个导频信号，从而可以在探测点获得上载光信号的光功率，而不会被下载光信号所影响。本申请实施例提供的上下载滤波器支持Hitless波长切换。输入端口信号不需要加载导频信号，或即便已含导频信号也可直接丢弃不用，不影响分插滤波器的级联使用。利用导频信号来区分上下载滤波器中的光信号，以实现对上下载滤波器工作波长的闭环控制，允许Hitless波长切换，不影响器件级联。

如图11所示，本申请实施例还提供一种光分插复用器1000，光分插复用器1000包括：如前述实施例提供的上下载滤波器100、调制器200、功率探测器300和控制器400，其中，

控制器400，分别和调制器200、上下载滤波器100、功率探测器300相连接；

调制器200和上下载滤波器100的上载端口相连接；

功率探测器300和上下载滤波器100的输出端口和/或下载端口连接；

控制器400，用于通过调制器200将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上下载滤波器的上载端口上；

功率探测器300，用于从上下载滤波器的输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。

其中，光分插复用器1000具体可以为可调光分插复用器(Tunable Optical Add/Drop Multiplexer，T-OADM)。对于上下载滤波器100、调制器200、功率探测器300的说明，可以参阅前述实施例中的描述。本申请实施例提供的控制器400，用于通过调制器200将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上下载滤波器的上载端口上。

在本申请的一些实施例中，控制器400，还用于在预置的频点上解调出与频点对应的光信号的光功率。其中，控制器400还可以用于解调光信号，从而得到预置的频点的光功率，从而可以进行光功率分析。

在本申请的一些实施例中，光分插复用器，包括：M个级联的上下载滤波器。其中，M的个数取决于应用场景，例如M为大于或等于1的正整数。

在本申请的一些实施例中，上下载滤波器，还包括：微型热电极，其中，

控制器，还用于调整微型热电极的电流或者电压；

上下载滤波器，还用于按照微型热电极调整后的电流或者电压，将谐振波长配置到目标工作波长。

其中，上下载滤波器还包括：微型热电极，如图4、图5、图6、图7、图9和图10 所示，微型热电极可以设置在上下载滤波器内的波导周围。此时上下载滤波器和控制器相连接，控制可以调整微型热电极的电流或者电压，从而上下载滤波器可以按照微型热电极调整后的电流或者电压，将谐振波长配置到目标工作波长，实现上下载滤波器的波长切换。

通过前述实施例对本申请的举例说明可知，在光分插复用器中包括有上下载滤波器，该上下载滤波器中包括有输入端口、输出端口、上载端口和下载端口。其中，上载端口和调制器相连接，调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，调制器，用于将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将第二光信号传输到上载端口上，因此该上载端口可输入有第二光信号，输入端口输入有第三光信号，第二光信号与第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍。并且本申请实施例提供的上下载滤波器中输出端口和/或下载端口连接有功率探测器，该功率探测器用于从输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测输出光信号的光功率。由于本申请实施例中上下载滤波器的上载端口上输入有第二光信号，该第二光信号通过在第一光信号上加载有导频信号得到，从而可以在下载端口或者输出端口将来自上载端口的第一光信号分离出来，这样就可以不受输入端口输入的第三光信号的影响，将测得的光功率锁定在输出端口或者下载端口，从而上下载滤波器的波长能够被实时锁定在入射波长处，实现对上下载滤波器的闭环控制。

另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本申请提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (13)

1.一种上下载滤波器，所述上下载滤波器包括：输入端口、输出端口、上载端口和下载端口，其特征在于，

所述上载端口和调制器相连接，所述调制器中分别输入有第一光信号和导频信号，所述调制器，用于将所述导频信号加载到所述第一光信号上得到第二光信号，将所述第二光信号传输到所述上载端口上；

所述上载端口输入有所述第二光信号，所述输入端口输入有第三光信号，所述第二光信号与所述第三光信号的波长相差自由光谱范围的整数倍；

所述输出端口和/或所述下载端口连接有功率探测器，所述功率探测器，用于从所述输出端口或所述下载端口获取到输出光信号，以及探测所述输出光信号的光功率；

所述上下载滤波器还包括：输入输出波导、环形波导、上下载波导；

所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器；所述环形波导和所述上下载波导在第二耦合位置上形成第二耦合器；所述输入输出波导包括：所述输入端口和所述输出端口；所述上下载波导包括：所述上载端口和所述下载端口。

2.根据权利要求1所述的上下载滤波器，其特征在于，所述上下载滤波器，还包括第一微型热电极，所述第一微型热电极设置在所述环形波导的周围。

3.根据权利要求2所述的上下载滤波器，其特征在于，所述上下载滤波器，还包括：分光器；

所述输入输出波导通过所述分光器和所述功率探测器相连接；或，

所述上下载波导通过所述分光器和所述功率探测器相连接。

4.根据权利要求2所述的上下载滤波器，其特征在于，所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：

所述输入输出波导和所述环形波导在所述第一耦合位置上形成可调耦合器。

5.根据权利要求4所述的上下载滤波器，其特征在于，所述上下载滤波器，还包括：第二微型热电极，所述第二微型热电极设置在所述输入输出波导的周围；

所述第二微型热电极，用于将所述可调耦合器的耦合系数调整为0；

所述输入输出波导，还用于当所述可调耦合器的耦合系数调整为0时，通过所述输出端口输出所述第三光信号；

所述第一微型热电极，用于通过调整所述第一微型热电极的电流或者电压，将所述上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长；

所述第二微型热电极，用于将所述可调耦合器的耦合系数恢复至目标值。

6.根据权利要求2所述的上下载滤波器，其特征在于，所述输入输出波导和所述环形波导在第一耦合位置上形成第一耦合器，包括：

所述输入输出波导和所述环形波导在所述第一耦合位置上形成定向耦合器，或多模干涉耦合器。

7.根据权利要求6所述的上下载滤波器，其特征在于，所述环形波导，包括：相互耦合的N个级联环形波导，所述N为大于或等于2的正整数；

所述第一微型热电极，包括：分别设置在所述N个级联环形波导周围的N个微型热电极；

所述N个微型热电极，用于通过异步调节相应微型热电极的电流或者电压，将所述上下载滤波器的谐振波长配置到目标工作波长。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的上下载滤波器，其特征在于，所述第一光信号和所述导频信号由同一个光信号发生器产生。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的上下载滤波器，其特征在于，所述导频信号上加载有比特信息。

10.一种光分插复用器，其特征在于，所述光分插复用器包括：控制器和如权利要求1至9中任一项所述的上下载滤波器、调制器、功率探测器，其中，

所述控制器，分别和所述调制器、所述上下载滤波器、所述功率探测器相连接；

所述调制器和所述上下载滤波器的上载端口相连接；

所述功率探测器和所述上下载滤波器的输出端口和/或所述下载端口连接；

所述控制器，用于通过所述调制器将导频信号加载到第一光信号上得到第二光信号，将所述第二光信号传输到所述上下载滤波器的上载端口上；

所述功率探测器，用于从所述上下载滤波器的输出端口或下载端口获取到输出光信号，以及探测所述输出光信号的光功率。

11.根据权利要求10所述的光分插复用器，其特征在于，所述控制器，还用于在预置的频点上解调出与所述频点对应的光信号的光功率。

12.根据权利要求10所述的光分插复用器，其特征在于，所述光分插复用器，包括：M个级联的所述上下载滤波器，所述M为大于或等于1的正整数。

13.根据权利要求10所述的光分插复用器，其特征在于，所述上下载滤波器，还包括：微型热电极，其中，

所述控制器，还用于调整所述微型热电极的电流或者电压；

所述上下载滤波器，还用于按照所述微型热电极调整后的电流或者电压，将谐振波长配置到目标工作波长。

Images